DE2740619C3 - Planeten-Planläppmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Planeten-Planläppmaschine mit einer unteren feststehenden und einer oberen drehantreibbaren Läppscheibe, zwischen denen in Läppkäfigen die zu bearbeitenden Werkstücke angeordnet werden, wobei die Läppkäfige Umlaufräder eines Planetengetriebes darstellen, die ihre Bewegungen von einem zentralen und einem äußeren Antriebssonnenrad erhalten. Eine solche Planeten-Planläppmaschine ist aus der DE-Patentanmeldung p/40 142/XII/67a D vom 30. August 1951 bekannt.

Bei der bekannten Läppmaschine können insbesondere dünne plattenförmige Werkstücke nicht mit ausreichender Präzision bearbeitet werden, wenn die beiden Läppscheiben rotierend ausgeführt sind und deshalb eine zuverlässige feste Basis in Gestalt einer unbeweglichen unteren Läppscheibe fehlt.

Wenn jedoch eine Läppscheibe oder auch beide Läppscheiben stillstehend ausgeführt werden, wie dies in der genannten Patentanmeldung ebenfalls angesprochen ist, ergeben sich ungünstig hohe Kraftwirkungen auf die Werkstücke, die zu einer entsprechend hohen Belastung der Läppkäfige und einer entsprechend geringen Lebensdauer derselben führen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Planeten-Planläppmaschine, bei der die untere Läppscheibe feststehend ausgeführt ist und deshalb als solide Stützbasis für eine hochpräzise Werkstückbearbeitung zur Verfügung steht, und dabei die Antriebski-•iiematik der bewegten Teile der Maschine so getroffen ist, daß die Werkslücke nur geringe Kräfte auf die Läppkäfige ausüben. Auf diese Weise soll es möglich werden, sehr dünne plattenförmige Werkstücke zu bearbeiten, deren Stärke in der Größenordnung von 60 bis 80 μΐη liegt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung soll es möglich sein, einen gleichmäßigen Verschleiß der Läppscheiben auf deren gesamter Arbeitsfläche zu erzielen bzw. einem bereits eingetretenen ungleichmäßigen Verschleiß entgegenzuwirken.

Ausgehend von der eingangs beschriebenen bekannten Ausbildung wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß beide Sonnenräder annähernd mit gleicher Drehzahl antreibbar sind und daß zwischen dem zentralen Sonnenrad und der rotierenden Läppscheibe eine Differentialkinemalik mit einem drehantreibbaren Kreuzstück vorgesehen ist, das mit dem zentralen Sonnenrad starr verbunden ist, wobei auf diesem Kreuzstück ein Paar Zahnräder drehbar gelagert sind, die mit einem Paar von anderen Zahnrädern in Eingriff stehen, die zum zentralen Sonnenrad achsgleich sind, wobei das eine von diesen Zahnrädern unbeweglich befestigt ist, während das andere über Stege Antriebsverbindung mit der rotierenden Läppscheibe hat.

Bei einer solchen Ausbildung rotiert die obere Läppscheibe zwangsläufig mit etwa doppelter Drehgeschwindigkeit gegenüber der Umlaufgeschwindigkeit der Werkstückkäfige.

Während bei dieser vorgeschlagenen Ausbildung das Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten /wischen den beiden antreibenden Sonnenrädern festliegt und deshalb auch nur bestimmte gleichbleibende Bewegungsbahnen der Werkstücke über die Läppscheibcnoberflächen verwirklicht werden, ist es in einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung möglich, verschiedene Geschwindigkeitsverhältnisse und damit verschiedene Beweguiigsbahnen zu verwirklichen. Hierzu wird in den Antrieb des zentralen Sonnenrades des Planetengetriebes ein Differentialgetriebe eingeschaltet, zu dem auf vom Hauptantrieb umlaufend angetriebenen Stegen sitzende Umlaufräder gehören, die auf ihrem inneren Umfangsabschnitt ein mit dem zentralen Sonnenrad des Planetengetriebes starr verbundenes Zahnrad treiben und sich mit ihrem äußeren Umfangsabschnitt in einem Sonnenrad abwälzen, welches über einen Reversiermotor, ein Reduktionsgetriebe und eine Zwischenwelle mit Zwischenzahnrad in beiden Richtungen antreibbar oder feststellbar ist.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert; in den Zeichnungen zeigt

Fig. la, Ib, Ic verschiedene Schemata der Bearbeitung von Werkstücken auf einer Planläppmaschine,

Fig.2 eine Planeten-Planläppmaschine Tiit Drehantrieb der oberen Läppscheibe und unveränderlichem Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten der beiden Sonnenräder,

Fig.3 eine Planeten-Planläppmaschine mit Drehantrieb der oberen Läppscheibe und veränderlichem Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten der beiden Sonnenräder.

Die bekannten Planetenläppmaschinen sind in Form

einer oberen und einer unteren Läppscheibe und zwischen ihnen angeordneter Läppkäfige ausgeführt, die von einem zentralen und einem äußeren Sonnenrad angetrieben werden, die auf koaxialen vertikalen Wellen sitzen. Die zu bearbeitenden plattenförmigen Werkstücke sind in Aussparungen der Läppkäfige aufgenommen und werden an den ebenen Oberflächen der Läppscheiben geläppt.

Die bekannten Planläppmaschinen erlauben zwar, planparallele Oberflächen von Werkstücken aus ver- iu schiedenen Werkstoffen mit hoher Präzision und Arbeitsleistung zu bearbeiten; jedoch können die Werkstücke nicht sehr dünn sein, und es gibt keine Möglichkeit, einem ungleichmäßigen Verschleiß der Läppscheiben entgegenzuwirken. Bei Bedarf muß man die Läppscheiben von der Läppmaschine abnehmen und ihre verschlissenen Arbeitsflächen ausbessern.

Außerdem führen hohe Belastungen der Läppkäfige an den Berührungsstellen mit den zu bearbeitenden Werkstücken und an den Berührungsstellen der Zähne mit den Sonnenrädern zum schnellen Verschleiß der Läppkäfige und Zahnkränze der Sonnenräder.

Die kleinstmögliche Stärke der Werkstücke, die gleichzeitig an beiden Planflächen bearbeitet werden können, hängt sehr von der Festigkeit der Läppkäfige ab. Der Läppkäfig nimmt die von den Sonnenrädern an den Eingriffsstellen wirkenden Kräfte sowie die Kräfte des Nutzwiderstandes zwischen Werkstück und oberer sowie unterer Läppscheibe auf. Während bei der Bearbeitung von Werkstücken einer Dicke von mehr als «1 0,5 mm kaum festigkeitsmäßige Probleme auftreten und der Werkstoff der Käfige weitgehend frei gewählt werden kann, muß bei der Bearbeitung von Platten mit einer Starke unter 0,5 mm bei der Anwendung derselben Werkstoffe die Belastung des Käfigs vermindert )·> werden. Dies wird praktisch durch Wahl eines solchen kinematischen Betriebszustandes der Läppmaschine erzielt, bei dem die Summe der wirkenden Kräfte Y₄P während der Bearbeitung ihren kleinsten und ausreichend stabilen Wert je Zyklus hat.

Zur Verdeutlichung der bei verschiedenen Läppschemata wirkenden Kräfte zeigt Fig. la die Richtung der relativen Geschwindigkeiten Kund Widerstandskräfte P bei der Bearbeitung von Platten zwischen feststehenden Läppscheiben 1 und 2; Fig. Ib das gleiche bei der Bearbeitung von Platten zwischen geger.sinnig rotierenden Läppscheiben 3 und 4 und Fig. Ic das gleiche bei der Bearbeitung von Platten zwischen einer feststehenden unteren und einer rotierenden oberen Läppscheibe 5,6.

Das erste Bearbeitungsschema gemäß Fig. la gewährleistet eine hohe Genauigkeit der Bearbeitung, weil die untere Läppscheibe 2 als feste Stützbssis wirkt. Jedoch nimmt hierbei der Läppkäfig 8 die größte Belastung auf, da beide Nutzwiderstandskräfte Ρ_Η und P24 zur gleichen Seite (£ P = P\i + Pm) gerichtet sind.

Bei der Bearbeitung gemäß Fig. Ib mit gegensinnig rotierenden Läppscheiben 3, 4 ist die Richtung der Widerstandskräfte Pu und P24 entgegengesetzt. Der Läppkäfig 9 ist nur durch eine Kraft belastet, die der Differenz der Widerstandskräfte £P = Pi₄-P₂₄ gleich ist. Dieses Schema gewährleistet die Bearbeitung von Platten 7 geringer Stärke, aber durch die Drehbewegung auch der urUeren Läppscheibe fehlt eine feste Stützbasis, und die Bearbeitung der Platten mit hoher Präzision wird schwierig.

Bei der Bearbeitung gemäß F i g. Ic mit feststehender unterer Läppscheibe 6 und rotierender oberer Läppscheibe 5 müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, damit die Gleiigeschwindigkeiicn des Werkstücks 7 sowohl relativ zur oberen Läppscheibe 5 als auch relativ zur unteren Läppscheibe 6 der Größe nach ungefähr gleich sind. Dies ist erforderlich, damit die Abtragungsgeschwindigkeiten der Bearbeitungszugabe an den beiden Oberflächen der Platte gleich werden.

Wenn also die untere Läppscheibe <t feststeht, der Läppkäfig 10 sich mit einer Winkelgeschwindigkeit wj dreht und die obere Läppscheibe mit einer Winkelgeschwindigkeit ü)i = 2 o)j rotiert, können sowohl wegen der Entlastung der Läppkäfige von den wirkenden Widerstandskräften Platten geringer Stärke bearbeitet werden, als auch eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit erzielt werden, weil die untere Läppscheibe 6 feststeht und eine feste Stützbasis darstellt.

Wenn zu der vorgenannten Bedingung hinzukommt, daß die Winkelgeschwindigkeiten der beiden Antriebssonnenräder sich nur wenig voneinander unterscheiden, so wird der Umlaufbewegung der Käfige eine langsame Drehbewegung um die eigene Achse überlagert, und die Mittelpunkte der zu bearbeitenden Platten bewegen sich längs spiralförmiger Bahnen auf den Arbeitsflächen der unteren und oberen Läppscheibe. In diesem Fall wird sich der Winkel zwischen den Vektoren der linearen Geschwindigkeiten und der Widerstandskräfte seitens der oberen und unteren Läppscheibc nur geringfügig von 180° in einem beliebigen Punkt ihrer Arbeitsfläche unterscheiden.

Die in Fig. 2 illustrierte Planeten-Planläppinaschine verwirklicht die genannten Bedingungen. Sie besteht aus einer oberen Läppscheibe 11 und einer unteren Läppscheibe 12, zwischen denen als Käfige Kassetten 13 angeordnet sind. In den Aussparungen der Kassetten 11 sind plattenförmige Werkstücke 14 untergebracht. Die Umfangsverzahnung der Kassetten 13 stehl in Eingriff mit den Zähnen eines zentralen Sonnenrades 15 und eines äußeren Sonnenrades 16 des antreibenden Planctengetriebes.

Die obere Läppscheibe 11 besitzt Stege 17, die von Stegen 18 einer Geschwindigkeitsverdopplungsvorrichtung mitgenommen werden. Zur Verdopplungsvorrichlung gehört weiterhin eine Schale 19, ein Pendellager 20, ein Kreuzstück 21, das auf eine zentrale Welle 22 starr aufgesetzt ist, ein feststehendes Zahnrad 23, umlaufende Zahnräder 24 sowie ein Abtriebszahnrad 25 der Verdopplungsvorrichtung. Die obere Läppscheibe 11 ist in Stützrollen 26 zentriert. Die Läppmaschine enthält ferner einen Elektromotor 27, ein Reduktionsgetriebe 28 und eine Zwischenwelle 29.

Beim Einschalten des Elektromotors 27 wird die Drehbewegung über das Reduktionsgetriebe 28 und die Zwischenwelle 29 auf die zentrale Welle 22 und das äußere Antriebssonnenrad 16 des Planetengetriebes übertragen. Auf der zentralen Welle 22 sind das zentrale Sonnenrad 15 des Planetengetriebes und das Kreuzstück 21 starr befestigt, so daß sie sich mit ein und derselben Winkelgeschwindigkeit drehen. Die auf dem Kreuzstück 21 sitzenden umlaufenden Zahnräder 24 walzen sich auf dem festen Zahnrad 23 ab und treiben dadurch das Zahnrad 25 der Verdopplungsvorrichtung mit einer Winkelgeschwindigkeit an, die das Doppelte der Winkelgeschwindigkeit des zentralen Rades 15 betrügt.

In F i g. 3 ist eine weitere Ausführungsvariante der Läppmaschine gezeigt, die aus einer oberen Läppscheibe 31 und einer unteren Läppscheibe 32 besteht, zwischen denen Kassetten 33 angeordnet sind. In den

Ausspm uiiycii der Kassetten 33 sind die zu bearbeitenden WerksiiK-ke 34 aufgenommen. Die Kassetten treten mit den Zähnen eines zentralen Rades 35 und eines äußeren Rades 36 des das Läppen bewirkenden PlanetenjH'triehes in Eingriff. Die obere Läppscheibe besil/t Stege 37, die an Stegen 38 des Planetenantriebs anliegen und m diesen mitgenommen werden Zum Planclcnantrii > gehör! weiter eine Schale 39, ein Pcndel!aj:ei 4ti. ein Kreuzstück 41, das auf eine zentrale Welle 42 Marr aufgesetzt ist, ein Zahnrad 43, umlaufende Zahnräder 44 und ein äußeres Zahnrad 45 der Vcrdopplungsvorrichtung. Die obere Läppscheibe ist in Rollen 46 zentriert. Außerdem sind eine Zapfwelle 47 und ein Elektromotor 48 vorhanden.

Die Läppmaschine enthält ferner eine Korrekturvorrichuing, die aus einem Reversiermotor 49, einem Reduktionsgetriebe 50 mit einem selbsthemmenden Schneckenradpaar, Zwischenwellen 51 und 52, einem Steg 53 und einem innenverzahnten Zahnrad 54 besteht.

Bei dieser Ausbildung kann die Läppmaschine in drei Betriebszuständen betrieben werden, nämlich einem Normalbetriebszustand A, einem Betriebszustand ßzur Korrektur der Läppscheiben mit größerer Abnutzung zum Zentrum hin und einem Betriebszustand C zur Korrektur der Scheiben mit größerer Abnutzung zum Umfang hin.

Beim Normalbetrieb irn Zustand A ist der Motor 48 eingeschaltet, der Reversiermotor 49 aber abgeschaltet. Das Reduktionsgetriebe 50 bremst das Rad 54 des zur Korrektur benötigten Planetengetriebes ab.

Die Bewegung wird vom Motor 48 über die Zwischenwelle 52, die Stege 53 und die zentrale Welle 42 auf das zentrale Rad 35 und über die Zapfwelle 47 auf das äußere Sonnenrad 36 des das Läppen bewirkenden Getriebes übertragen. Durch den Planetenantrieb, der die Glieder 41,44 und 39 einschließt, wird über die Stege 37 die obere Läppscheibe 31 in Drehung versetzt.

Mit der Zeit kommt es zum Verschleiß der Läppscheibe zum inneren bzw. zum äußeren Rand hin. In diesem Fall wird der Motor 49 in der einen oder der anderen Richtung eingeschaltet, wodurch eine Steigerung bzw. Reduzierung der Drehzahl des äußeren Sonnenrades 36 sowie Übergang in eine neue Bewegungsbahn stattfindet, und das Abrichten der Läppscheiben 31 und 32 während der Bearbeitung der Werkstücke 34 beginnt.

Es ist zu sehen, daß bei dieser Läppmaschine das Verhältnis der Winkelgeschwindigkeiten zwischen zentralem und äußerem Sonnenrad und damit die Bewegungsbahncn der Werkstücke nicht festliegen, sondern durch das in die kinematische Kette, die das ^r) zentrale Sonnenrad 35 und das äußere Sonnenrad 36 verbindet, eingeschaltete zweite Planetengetriebe mit dem Antrieb von einem Schneckengetriebe mil selbsthemmendem Schneckenradpaar und einem individuellen Reversiermotor eine Korrektorder verschlissc-

lü neu Arbeitsflüche der Läppscheiben möglich wird. Die verschlissene Oberfläche besitzt eine konvexe oder eine konkave Form.

Überwiegend arbeitet die Läppmaschine im Normalbetrieb A bei abgeschaltetem Reversiermotor. Wenn jedoch nach einer bestimmten Zeit ein gerichteter Verschleiß der Läppscheiben auftritt, wird der Reversiermotor 49 eingeschaltet, wobei seine Drehrichtung von der Form (konvex bzw. konkav) der verschlissenen Oberfläche bestimmt wird. Auf diese Weise wird es möglich, die erforderliche Ebenheit der Läppscheiben während einer längeren Zeit aufrechtzuerhalten.

Neben der Entlastung der Kassetten von der Kraftwirkung der zu bearbeitenden Werkstücke wird auch noch eine höhere Standzeit der Zähne, Kassetten und Sonnenräder deswegen erreicht, weil mit abnehmenden Widerstandskräften auch die in der Verzahnung wirkenden Kräfte geringer werden und weil bei annähernder Gleichheit der Winkelgeschwindigkeiten der beiden Sonnenräder die relative Gleitgeschwindigkeit der Zähne aufeinander abnimmt.

Die vorstehend dargelegten Vorteile der vorgeschlagenen Läppmaschine lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1) Entlastung der Kassetten von der Kraftwirkung der zu bearbeitenden Werkstücke;

2) Erhöhung der Lebensdauer der Läppkäfige und Zähne der Sonnenräder;

3) Stabilisierung der Form der verschleißenden Oberfläche der Läppscheiben; sie lassen sich ohne Einschränkung unabhängig voneinander einsetzen, was den Betrieb der Läppmaschinen vereinfacht. Dabei genügt die Bearbeitung insbesondere von sehr dünnen plattenförmigen Werkstücken hohen Anforderungen hinsichtlich gleichbleibender Präzision und Leistungsfähigkeit

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patenianspruche:

1. Planeten-Planläppmaschine mit einer unteren feststehenden und einer oberen drehantreibbaren Läppscheibe, zwischen denen in Läppkäfigen die zu bearbeitenden Werkstücke angeordnet werden, wobei die Läppkäfige Umlaufräder eines Planetengetriebes darstellen, die ihre Bewegungen von einem zentralen und einem äußeren Antriebssonnenrad m erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß beide Sonnenräder (15, 16) annähernd mit gleicher Drehzahl antreibbar sind und daß zwischen dem zentralen Sonnenrad (15) und der rotierenden Läppscheibe (11) eine Differentialkinematik mit einem drehantreibbaren Kreuzstück (21) vorgesehen ist, das mit dem zentralen Sonnenrad (15) starr verbunden ist, wobei auf diesem Kreuzstück (21) ein Paar Zahnräder (24) drehbar gelagert sind, die mit einem Paar von anderen Zahnrädern (23, 25) in Eingriff stehen, die zum zentralen Sonnenrad (15) achsgleich sind, wobei das eine (23) von diesen Zahnrädern unbeweglich befestigt ist, während das andere (25) über Stege (17, 18) Antriebsverbindung mit der rotierenden Läppscheibe (11) hat.

2. Planeten-Planläppniaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Antrieb des zentralen Sonnenrades (35) des Planetengetriebes ein Differentialgetriebe eingeschaltet ist, zu dem auf vom Hauptantrieb (48) umlaufend angetriebenen Stegen (53) sitzende Umlaufräder gehören, die auf ihrem inneren Umfangsabschnitt ein mit dem zentralen Sonnenrad (35) des Planetengetriebes starr verbundenes Zahnrad treiben und sich mit ihrem äußeren Umfangsabschnitt in einem Sonnen- " rad abwälzen, welches über einen Reversiermotor (49), ein Reduktionsgetriebe (50) und eine Zwischenwelle (51) mit Zwischenzahnrad in beiden Richtungen antreibbar oder feststellbar ist.

40